KR20060064652A - 중계 증폭기 - Google Patents

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KR20060064652A
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겐조 나까무라
노부유끼 야마시따
마사히꼬 나까무라
다까후미 오까모또
사와꼬 오지마
야스아끼 호리
마사후미 나리까와
나오끼 이시까와
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미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

이 중계 증폭기는, 전력선 통신에서의 전력선의 분기점에 설치되고, 통신 신호의 증폭을 행하는 중계 증폭기로서, 상기 분기점의 양측의 상기 전력선에 각각 설치되고, 상기 전력선에 대하여 통신 신호의 수수를 행하는 복수의 신호 결합기와, 상기 복수의 신호 결합기로부터 입력되는 통신 신호의 증폭을 행하는 증폭기를 구비한다.
전력선, 신호 결합기, 증폭기, 분기점

Description

중계 증폭기{RELAY AMPLIFIER}
본 발명은, 케이블 원격 통신 시스템에 이용되는 중계 증폭기에 관한 것이다.
본원은, 2003년 8월 20일에 출원된 일본 특원2003-208066호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
전력선 통신에서는, 신호가 반송되는 선로 길이가 긴 경우, 전력선 및 분기점에서의 임피던스의 부정합에 의해, 통신 신호의 전력 레벨이 크게 감쇠하여, 통신 품질이 저하하는 문제가 있다. 따라서, 중계기에 증폭 회로를 설치하고, 신호 전력을 증폭함으로써 통신 신호의 열화를 방지하여, 통신 품질이 저하하지 않도록하고 있다.
예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이 전력선(103, 104, 105)의 전력 분기점(100)에서 중계기(101) 내의 증폭기(도시 생략)에 의해 증폭을 행하는 경우, 증폭기에 의해 증폭된 통신 신호가, 출력 단자(101b)로부터 출력되고, 전력 분기점을 통하여 입력 단자(101a)에 딜레이를 발생하고 입력된다(이것을 루프 백이라고 함).
중계기(101)에서는, 상기 루프 백에 의해, 딜레이를 발생한 통신 신호에 기인하여 증폭기가 발진하여, 통신 품질이 열화하는 문제가 있다. 또한, 루프 백한 통신 신호가 노이즈로 되어, S/N 비가 악화됨으로써 마찬가지로 통신 품질이 저하하는 문제가 있다.
따라서, 중계기에 주파수 변환 장치를 설치하고, 입력된 통신 신호의 반송파의 주파수를 변환시키고, 증폭 후에는 입력 시와는 상이한 주파수의 반송파를 출력함으로써, 통신 품질이 저하하지 않도록 하고 있다(일본 특개평08-316886호 공보를 참조).
그런데, 상기한 중계기에서는, 주파수 변환을 행함으로써, 통신 신호를 복조하여 디지털 신호로 한 후, 새로운 주파수의 반송파로 변경할 필요가 있기 때문에, 장치의 구조가 복잡하게 되어 장치가 대형화될 뿐만 아니라, 가격이 비싸게 된다고 하는 결점이 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 통신의 품질이 높고, 장치의 구조가 단순하고 소형이며, 더구나 염가인 중계 증폭기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<발명의 개시>
본 발명은, 전력선 통신에서의 전력선의 분기점에 설치되고, 통신 신호의 증폭을 행하는 중계 증폭기로서, 상기 분기점의 양측의 상기 전력선에 각각 설치되고, 상기 전력선에 대하여 통신 신호의 수수를 행하는 복수의 신호 결합기와; 상기 복수의 신호 결합기로부터 입력되는 통신 신호의 증폭을 행하는 증폭기를 구비하는 중계 증폭기를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 증폭기가, 상기 분기점 및 상기 전력선의 임피던스에 의해 감쇠되는 전압 파형의 주파수 대역을 선택적으로 증폭하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 복수의 신호 결합기가, 상기 전력선 중 전압 파형의 위상각이 상이한 전력선에 각각 접속되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 복수의 신호 결합기가, 원통 형상의 페라이트 코어와, 상기 페라이트 코어의 외주면에 감긴 도선을 구비하는 유도형의 결합기인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 복수의 신호 결합기가, 상기 전력선에 직접 접속되는 용량형이고, 상기 전력선으로부터 전력의 공급을 받아 상기 증폭기의 구동 전압을 생성하는 전원부를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 복수의 신호 결합기 중 적어도 1개가, 유도형 또는 용량형인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 증폭기 또는 상기 신호 결합기의 입출력 단자에, 유도뢰의 서지 노이즈의 입력을 저지하는 서지 노이즈 보호 회로가 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 중계 증폭기는, 상기 증폭기의 발진을 검출하는 발진 상태 검출 수단과, 상기 증폭기의 발진 상태를 통지하는 표시 수단과, 상기 증폭기의 이득을 조정하는 조정 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 중계 증폭기는, 상기 증폭기의 발진을 검출하는 발진 상태 검출 수단과, 상기 증폭기의 이득을 조정하여 발진을 정지시키는 이득 조정 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 전술한 구조의 중계 증폭기를 구비하는 전력선 통신 시스템을 제공한다.
본 발명은, 전력선의 분기점에 중계 증폭기를 설치하고, 통신 신호의 증폭을 행하는 전력선 통신 방법으로서, 상기 전력선에 대한 통신 신호의 수수를, 상기 분기점의 양측의 전력선에 각각 접속된 상기 신호 결합기를 통하여 행하는 공정과, 상기 신호 결합기로부터 출력되는 통신 신호를 증폭기를 이용하여 증폭하는 공정을 구비하는 전력선 통신 방법을 제공한다.
본 발명은, 유도형의 신호 결합기로서, 원통 형상의 페라이트 코어와, 상기 페라이트 코어의 외주면에 감긴 도선을 구비하는 신호 결합기를 제공한다.
본 발명의 중계 증폭기에 따르면, 분기점마다 선로 특성에 대응하여 증폭율을 설정함으로써, 통신 신호의 진폭을 소정의 전압 레벨까지 회복시켜, 루프 백에 기인하는 발진이나 신호에의 간섭의 영향을 저감시키므로, 각 클라이언트까지의 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 중계 증폭기에 따르면, 분기점마다 적절한 증폭율을 설정하여 증폭기를 설치하고 있으므로, 증폭기만으로 발진을 방지할 수 있다. 또한, 간이한 회로에 의해 중계 증폭기를 구성할 수 있어, 장치의 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 중계 증폭기의 제1 실시예로서, 이 중계 증폭기를 구비하는 전력선 통신 시스템을 도시하는 블록도.
도 2는 도 1에서의 쌍방향성 앰프의 특성을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본원 발명의 중계 증폭기의 제2 실시예로서, 이 중계 증폭기를 구비하는 전력선 통신 시스템을 도시하는 블록도.
도 4는 본원 발명의 중계 증폭기의 제3 실시예로서, 이 중계 증폭기를 구비하는 전력선 통신 시스템을 도시하는 블록도.
도 5는 종래의 중계기를 이용한 전력선 통신 시스템을 도시하는 개념도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은, 중계 증폭기(1)를 이용한 전력선 통신 시스템을 도시하고 있다.
전력선(3)은, 변전소에서 예를 들면 200V∼220V 정도로 변압된 전력을, 각 수요가(家)의 가까이까지 송전하는 기간 전력선이다. 이 전력선(3)은, 전력 분기점(2)에서, 분기 전력선(4)과 분기 전력선(5)으로 분기되어 있다.
전력선(3)은, 전력선 통신 시스템의 일부를 구성하고, 변전소에 설치된 서비스 서버 등을 통하여, 다른 정보 통신선(공중 회선, 전용 회선, LAN, 인터넷 등의 네트워크)에 접속되어 있다(서비스 서버, 정보 통신선 모두 도시는 생략함).
또한, 분기 전력선(5)에는, 클라이언트의 퍼스널 컴퓨터(이하, PC라고 함)가, 신호 결합기를 통하여 접속되어 있다(PC, 신호 결합기 모두 도시는 생략함).
상기 서비스 서버는, 정보 통신 회선으로부터 송신 데이터(디지털 데이터)를 추출하고, 소정의 주파수 대역의 반송파를, 추출한 송신 데이터에 기초하여 통신 신호로 변조하고, 이 변조된 통신 신호를, 전력선(3)에서의 송전의 전압 파형에 중첩시킨다. 이에 의해, 각 클라이언트와 서비스 프로바이더 등과의 사이에서, 전력선(3)을 통하여 통신 신호의 송수신을 행한다.
상기 서비스 서버와, 분기 전력선(5)에 접속된 클라이언트의 PC는, 전력선(3a) 및 분기 전력선(5a)과, 전력선(3b) 및 분기 전력선(5b)을 이용하여 통신 신호의 송수신을 행한다. 예를 들면, 서비스 서버는, 한 쪽의 전력선(3a)에 통신 신호를 중첩시키고, 다른 쪽의 전력선(3b)에 그 통신 신호의 반전 신호를 중첩 등을 시켜 통신 신호를 송신한다. 클라이언트의 PC는, 전력선(5a)으로부터 필터 등을 이용하여 통신 신호를 추출하고, 전력선(5b)으로부터 그 통신 신호의 반전 신호를 필터 등을 이용하여 추출한다. 그리고, 이들 추출한 통신 신호와 반전 신호와의 차분을 증폭하고, 증폭 결과를 복조함으로써 송신 데이터를 디지털 데이터로서 읽어 들인다.
전력선(3a)에는 신호 결합기(1a1)가 설치되고, 전력선(3b)에는 신호 결합기(1a2)가 설치되어 있다. 한편, 전력선(5a)에는 신호 결합기(1b1)가 설치되고, 전력선(5b)에는 신호 결합기(1b2)가 설치되어 있다. 신호 결합기(1a1, 1a2), 및 신호 결합기(1b1, 1b2)는, 각 전력선과 중계 증폭기(1)와의 사이에서 데이터의 송수신을 행한다.
중계 증폭기(1)는, 쌍방향성 앰프(증폭기)(1c)를 구비하고 있다. 이 쌍방향 성 앰프(1c)는, 신호 결합기(1a1, 1a2)에, 신호선(1a)을 통하여 접속됨과 함께, 신호 결합기(1b1, 1b2)에, 신호선(1b)을 통하여 접속되어 있다. 또한, 쌍방향성 앰프(1c)는, 전원선(1d)을 통하여 외부의 전원에 접속되어 있다.
쌍방향성 앰프(1c)는, 전력선(3)으로부터 신호 결합기(1a1, 1a2) 및 신호선(1a)을 통하여 입력되는 통신 신호(다운링크 신호)를 증폭하고, 신호선(1b) 및 신호 결합기(1b1, 1b2)를 통하여 분기 전력선(5)에 출력한다. 한편, 분기 전력선(5)으로부터 신호 결합기(1b1, 1b2) 및 신호선(1b)를 통하여 입력되는 통신 신호(업링크 신호)를 증폭하고, 신호선(1a) 및 신호 결합기(1a1, 1a2)를 통하여 전력선(3)에 출력한다.
신호 결합기(1a1, 1a2), 및 신호 결합기(1b1, 1b2)는, 도선이 표면에 감긴 원통 형상의 페라이트 코어에 의해 구성되어 있는 유도(전자 유도)형의 결합기(예를 들면, 공심 코일)로서, 전력선이 페라이트 코어의 중공 부분을 관통하도록 배치되고, 전송할 통신 신호를 전력선에 결합시키는 것으로, 소정의 주파수를 통과시키는 밴드패스 필터의 기능을 갖는다. 즉, 신호 결합기(1a1, 1a2), 및 신호 결합기(1b1, 1b2)는, 각 전력선과 자기적으로 결합되어 있고, 소정의 주파수 대역에서 각 전력선을 통하여 통신 신호의 송수신을 행한다.
쌍방향성 앰프(1c)에는, 도 2에 도시하는 특성을 갖는 앰프가 이용되고 있 다. 도 2는, 횡축이 주파수, 종축이 진폭의 강도를 나타내고 있다.
통신 신호는, 각 전력선 및 분기점의 임피던스의 부정합(임피던스가 상이한 복수의 선로가 혼재하기 때문에)을 포함하는 선로 특성에 영향을 받아, 특정한 주파수 대역에서의 신호 강도가, 분기점마다 감쇠한다. 그 때문에, 쌍방향성 앰프(1c)는, 상기 선로 특성에 영향을 받아 감쇠된 신호를 선택적으로 증폭하도록(그 신호가 포함되는 주파수 대역의 증폭도가 크게 되도록), 주파수와 증폭도와의 관계가 설정되어 있다. 즉, 쌍방향성 앰프(1c)는, 소정의 주파수 대역의 신호가 일정한 진폭으로 되도록 증폭한다.
이에 의해, 전력선 통신에서, 소정의 주파수 대역에 포함되는 복수의 반송파(서브캐리어)에, 송신 데이터를 변환한 통신 신호를 중첩하여 전송하는 경우, 이들 복수의 반송파의 진폭을 일정하게 하므로, 종래이면 발진이 발생하여 사용할 수 없었던 주파수 대역이나, 충분한 진폭이 얻어지지 않아 전송에 이용할 수 없었던 주파수 대역을, 데이터의 전송에 사용할 수 있다. 즉, 데이터의 전송에 사용 가능한 주파수 대역이 확대되므로, 데이터 전송량을 증가시킬 수 있다.
쌍방향성 앰프(1c)의 증폭도는, 루프 백에 기인하는 발진이 일어나지 않는 레벨로 설정되어 있고, 앰프에의 입력과 출력의 위상이 전체적으로 지연되어 360도로 되면, 정귀환의 상태로 된다. 이 때문에, 쌍방향성 앰프(1c)는, 「귀환량 × 증폭율」이 1을 상회하면, 이 주파수에서 발진을 개시한다.
따라서, 쌍방향성 앰프(1c)의 루프 백에 기인하는 발진을 방지하기 위해, 귀환량이, 선로 특성 및 통신 신호의 주파수 대역에 대응하여 측정 또는 연산된다. 이에 의해, 이 귀환량에 대응하여, 쌍방향성 앰프(1c)의 쌍방향의 증폭도가, 모두 「귀환량 × 증폭율(피드백 루프의 이득)」이 1을 초과하지 않는 값으로 설정된다.
또한, 증폭된 통신 신호는, 노이즈로서 간섭함으로써 통신 품질을 저하시킨다. 따라서, 상기 증폭도를, 상기 피드백 루프의 이득이 통신 품질을 저하시키는 SN 비(신호 성분에 대한 노이즈 성분의 비율) 이하로 되는 값도 만족하도록 설정하여도 된다.
또한, 각 분기점에서 선로 특성이 상이하므로, 쌍방향성 앰프(1c)의 증폭(이득) 특성은, 설치되는 분기점마다 조정된다.
본 실시예의 중계 증폭기(1)는, 분기점마다 선로 특성에 대응하여 증폭율을 설정함으로써, 통신 신호의 진폭을 소정의 전압 레벨까지 회복시켜, 루프 백에 기인하는 발진이나 신호에의 간섭의 영향을 저감시키므로, 각 클라이언트까지의 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 중계 증폭기(1)는, 신호 결합기(1a1, 1a2), 및 신호 결합기(1b1, 1b2)에 유도형의 결합기(커플링 장치)를 채용함으로써, 신호 결합기의 전력선에의 부착 시에, 급전 회로를 절단하여 송전을 정지(접속 작업을 위한 정전)할 필요가 없으므로, 부착 작업이 용이하다.
(제2 실시예)
도 3은, 중계 증폭기(10)를 이용한 전력선 통신 시스템을 도시하고 있다. 또한, 본 실시예에서, 전술한 제1 실시예와 마찬가지의 기능을 갖는 구성에는, 동 일한 부호를 붙이고 설명을 생략하고 있다.
본 실시예에서는, 전력선(3a)에 접속부(10a1)가 설치되고, 전력선(3b)에는 접속부(10a2)가 설치되어 있다. 접속부(10a1, 10a2)는, 각 전력선에 직접 접속되어 있고, 각 전력선과 중계 증폭기(10)와의 사이에서 데이터의 송수신, 및 전력의 취득을 행한다.
중계 증폭기(10)는, 쌍방향성 앰프(1c)와, 신호 결합기(10e)를 구비하고 있다. 쌍방향성 앰프(1c)는, 접속부(10a1, 10a2)에, 신호선(1a) 및 신호 결합기(10e)를 통하여 접속됨과 함께, 신호 결합기(1b1, 1b2)에, 신호선(1b)을 통하여 접속되어 있다. 쌍방향성 앰프(1c)는, 전력선(3)으로부터 접속기(10a1, 10a2), 신호선(1a) 및 신호 결합기(10e)를 통하여 입력되는 통신 신호(다운링크 신호)를 증폭하고, 신호선(1b) 및 신호 결합기(1b1, 1b2)를 통하여 분기 전력선(5)에 출력한다. 한편, 분기 전력선(5)으로부터 신호 결합기(1b1, 1b2) 및 신호선(1b)을 통하여 입력되는 통신 신호(업링크 신호)를 증폭하고, 신호 결합기(10e), 신호선(1a) 및 접속부(10a1, 10a2)를 통하여 전력선(3)에 출력한다.
신호 결합기(10e)는, 예를 들면 직류 저지 컨덴서(커플링 컨덴서)를 포함하는 필터 등에 의해 구성되는 용량 결합형(용량형)의 결합기(커플링 장치), 및 전원의 기능을 갖고 있다. 신호 결합기(10e)는, 접속기(10a1, 10a2)를 통하여 전력선 (3)에 통신 신호를 결합(전력 파형에 중첩)시키는 한편, 입력되는 전력의 전압 파형에 중첩되어 있는 통신 신호를 추출하는 밴드패스 필터와, 전력선(3)으로부터 입력되는 전력을 사용하여 쌍방향성 앰프(1c)를 구동하기 위해 소정의 전압을 생성하는 전원부를 구비하고 있다.
또한, 접속부(10a1, 10a2)를 전력선(3)에 접속할 때에는, 전력선(3)에의 급전 회로를 절단하여 송전을 정지할 필요가 있다.
본 실시예의 중계 증폭기(10)는, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 분기점마다 선로 특성에 대응하여 증폭율을 설정하므로, 통신 신호의 진폭을 소정의 전압 레벨까지 회복시켜, 루프 백에 기인하는 발진이나 신호에의 간섭의 영향을 저감시키므로, 각 클라이언트까지의 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 중계 증폭기(10)는, 신호 결합기(10e)에 용량형의 결합기(커플링 장치)를 채용하고, 접속부(10a1, 10a2)를 통하여 공급되는 전력으로부터, 쌍방향성 앰프(1c)의 구동에 필요한 소정의 전압을 생성하므로, 특별히 전원 공급을 위한 설비가 필요없어, 접속 개소에서의 전원 확보에 필요한 코스트 및 작업량을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 3에서, 분기 전력선(5)에 설치되어 있는 신호 결합기(1b1, 1b2)를, 신호 결합기(10e)와 마찬가지의 것으로 변환하고, 전력선(3) 및 분기 전력선(5)의 양쪽 모두 용량형의 결합기를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 도 3에서, 분기 전력선(5)에 설치되어 있는 신호 결합기(1b1, 1b2)를, 신호 결합기(10e)와 마찬가지의 것으로 변환하고, 전력선(3)에 설치되어 있는 신호 결합기(10e)를, 제1 실시예에서 설명한 신호 결합기(1a1, 1a2)와 마찬가지의 것으로 변환하는 것도 가능하다.
(제3 실시예)
도 4는, 중계 증폭기(20)를 이용한 전력선 통신 시스템을 도시하고 있다. 또한, 본 실시예에서, 전술한 제1, 제2 실시예와 마찬가지의 기능을 갖는 구성에는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하고 있다. 이 시스템은, 변전소에서 예를 들면 200V 정도로 변압된 전력을, 복수상의 교류, 즉 전압 파형의 위상각이 상이한 복수의 상으로 변환하여 전송하고 있는 지역에 구축된다.
전력선(3a, 3b, 3c, 3d)에는, 각각 소정의 각도(예를 들면, 120도)씩 전압 파형의 위상각을 상이하게 하여 송전이 행하여진다. 마찬가지로, 분기 전력선(5a, 5b, 5c, 5d)에도, 각각 소정의 각도(예를 들면, 120도)씩 전압 파형의 위상각을 상이하게 하여 송전이 행하여진다.
전력선(3a) 및 분기 전력선(5a)에는, 전력의 분기점(21, 22)을 사이에 두고 동일한 위상각을 갖는 송전이 행하여진다. 마찬가지로, 전력선(3b) 및 분기 전력선(5b), 전력선(3c) 및 분기 전력선(5c), 전력선(3d) 및 분기 전력선(5d)에는, 전력의 분기점(21, 22)을 사이에 두고 각각 동일한 위상각을 갖는 송전이 행하여진다.
전력선(3a∼3d) 중, 전력선(3a)에는 접속부(10a1)가 설치되고, 전력선(3d)에 는 접속부(10a2)가 설치되어 있다. 한편, 전력선(5a∼5d) 중, 전력선(5a)에는 접속부(10b1)가 설치되고, 전력선(3b)에는 접속부(10b2)가 설치되어 있다. 접속부(10a1, 10a2), 및 접속부(10b1, 10b2)는, 각 전력선에 직접 접속되어 있고, 각 전력선과 중계 증폭기(20)와의 사이에서 데이터의 송수신, 및 전력의 취득을 행한다.
중계 증폭기(20)는, 쌍방향성 앰프(1c)와, 신호 결합기(10e, 10f)를 구비하고 있다. 쌍방향성 앰프(1c)는, 접속부(10a1, 10a2)에, 신호선(1a) 및 신호 결합기(10e)를 통하여 접속됨과 함께, 접속부(10a1, 10a2)에, 신호선(1b) 및 신호 결합기(10e)를 통하여 접속되어 있다. 쌍방향성 앰프(1c)는, 전력선(3)으로부터 접속기(10a1, 10a2), 신호선(1a) 및 신호 결합기(10e)를 통하여 입력되는 통신 신호(다운링크 신호)를 증폭하고, 신호 결합기(10f), 신호선(1b) 및 접속부(10b1, 10b2)를 통하여 분기 전력선(5)에 출력한다. 한편, 분기 전력선(5)으로부터 접속부(10b1, 10b2), 신호선(1b) 및 신호 결합기(10f)를 통하여 입력되는 통신 신호(업링크 신호)를 증폭하고, 신호 결합기(10e), 신호선(1a) 및 접속부(10a1, 10a2)를 통하여 전력선(3)에 출력한다.
전력선(3a) 및 분기 전력선(5a)는, 교류의 전압 파형에서의 커먼선으로서, 신호 결합기(10e)의 한 쪽의 접속부(10a1)가 전력선(3a)에 접속되고, 신호 결합기 (10f)의 한 쪽의 접속부(10b1)가 분기 전력선(5a)에 접속되어 있다. 그리고, 신호 결합기(10e)의 다른 쪽의 접속부(10a2)가 전력선(3d)에 접속되고, 신호 결합기(10f)의 다른 쪽의 접속부(10b2)가, 전력선(3d)과는 상이한 위상각의 송전이 행하여지는 분기 전력선(5b)에 접속되어 있다.
신호 결합기(10f)는, 이미 설명한 신호 결합기(10e)와 마찬가지로, 예를 들면 직류 저지 컨덴서를 포함하는 필터 등에 의해 구성되는 용량 결합형의 결합기(커플링 장치), 및 전원의 기능을 갖고 있다. 신호 결합기(10f)는, 접속기(10b1, 10b2)를 통하여 분기 전력선(5)에 통신 신호를 결합(전력 파형에 중첩)시키는 한편, 입력되는 전력의 전압 파형에 중첩되어 있는 통신 신호를 추출하는 밴드패스 필터와, 입력되는 전력의 일부를 사용하여 쌍방향성 앰프(1c)를 구동하기 위해 소정의 전압을 생성하는 전원부를 구비하고 있다. 또한, 상기 전원부는, 신호 결합기(10e, 10f)의 쌍방에 설치할 필요는 없고, 어느 한쪽에 설치되어 있으면 된다.
또한, 접속부(10b1, 10b2)를 분기 전력선(5)에 접속할 때에는, 분기 전력선(5)에의 급전 회로를 절단하여 송전을 정지할 필요가 있다.
본 실시예의 중계 증폭기(20)는, 상기 제1, 제2 실시예와 마찬가지로, 분기점마다 선로 특성에 대응하여 증폭율을 설정함으로써, 통신 신호의 진폭을 소정의 전압 레벨까지 회복시켜, 루프 백에 기인하는 발진이나 신호에의 간섭의 영향을 저감시키므로, 각 클라이언트까지의 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 실시예의 중계 증폭기(20)는, 접속부(10a2)와 접속점(10b2)이, 위상각이 상이한 전력선, 즉 전기적으로 절연된 전력선에 각각 접속됨으로써, 증폭 후의 신호가 쌍방향성 앰프(1c)에 입력되지 않고, 신호의 수수를 행할 수 있으므로, 루프 백에 기인하는 발진 및 신호에의 간섭을 완전하게 방지할 수 있다. 또한, 증폭도의 조정을 행할 필요가 없으므로, 간이한 앰프를 이용할 수 있고, 장치의 저가격화를 도모할 수 있음과 함께, 설치 시의 작업량을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 중계 증폭기(20)는, 신호 결합기(10e)에 용량형의 결합기(커플링 장치)를 채용하여, 접속부(10a1, 10a2)를 통하여 공급되는 전력으로부터, 쌍방향성 앰프(1c)의 구동에 필요한 소정의 전압을 생성하므로, 특별히 전원 공급을 위한 설비가 필요없어, 접속 개소에서의 전원 확보에 필요한 코스트 및 작업량을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 4에서, 분기 전력선(5)에 설치되어 있는 신호 결합기(10f)를, 신호 결합기(1b1, 1b2)와 마찬가지의 것으로 변환하는 것도 가능하다.
또한, 도 4에서, 분기 전력선(5)에 설치되어 있는 신호 결합기(10f)를, 신호 결합기(1b1, 1b2)와 마찬가지의 것으로 변환하고, 전력선(3)에 설치되어 있는 신호 결합기(10e)를, 신호 결합기(1a1, 1a2)로 변환하는 것도 가능하다. 이와 같이, 유도형의 결합기(커플링 장치)인 신호 결합기(1a1, 1a2), 및 신호 결합기(1b1, 1b2)를 사용하는 것보다, 전력선에의 부착 시에, 급전 회로를 절단하여 송전을 정지(접속 작업을 위한 정전)할 필요가 없기 때문에, 부착의 작업이 용이하다.
그런데, 상기 제1, 제2, 제3 각 실시예에서 설명한 중계 증폭기(1, 10, 20)에는, 쌍방향성 앰프(1c) 또는 신호 결합기(1a1, 1a2, 1b1, 1b2)의 입출력측에 서지 노이즈 보호 회로를 설치하고, 유도뢰의 서지 노이즈로부터, 쌍방향성 앰프(1c)나 상기 신호 결합기를 보호하도록 하여도 된다.
뇌운과 대지와의 사이에 있는 유전체에는, 큰 전계의 변화에 의해 유도뢰가 발생하는 것이 알려져 있지만, 전력선 통신 시스템에서도, 건물에 시설된 전력선에 마찬가지의 유도뢰가 발생하여, 통신 기기(중계 증폭기 등의 내부 회로)에 장해를 일으킨다고 하는 문제가 있다.
또한, 중계국을 설치하는 모든 장소에서, 상기 유도뢰를 대지에 유도시키기 어렵고, 장소에 따라서는 대지에 유도할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 중계국의 설치 장소가 한정되어, 설치 장소의 자유도가 적고, 설치 장소에 따라서는 설치 비용이 커질 뿐만 아니라, 보수가 곤란하게 되는 결점이 있다.
따라서, 본 발명과 같이, 쌍방향성 앰프(1c) 또는 신호 결합기(1a1, 1a2, 1b1, 1b2)의 입출력측에 서지 노이즈 보호 회로를 설치함으로써, 유도뢰의 서지 노이즈에 의한 통신 기기의 장해를 없애는 것이 가능해지고, 중계국의 설치 장소가 한정되지 않아, 설치 비용이 염가이고, 또한 보수도 용이하게 행할 수 있는 장소에 설치하는 것이 가능하므로, 보수의 수고를 저감할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2, 제3 각 실시예에서 설명한 중계 증폭기(1, 10, 20)에 는, 쌍방향성 앰프(1c)가 발진한 경우에, 이 발진을 검출하는 발진 상태 검출 기능과, 발진한 것을 통지하는 표시 기능(발광 다이오드 등을 구비함)을 설치하고, 쌍방향성 앰프(1c)의 발진을 검지하고, 이 검지 결과에 기초하여, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 저하시키고(이미 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 발진하지 않도록 증폭도를 1 이하로 함), 발진을 정지시키는 기능을 갖게 해도 된다.
발진 상태 검출 기능은, 쌍방향성 앰프(1c)가 발진한 경우에, 쌍방향성 앰프(1c)의 소비 전류가 증가하는 것을 고려하여, 이 소비 전류의 증가를 검출하는 것(미리 설정된 소정의 임계값을 초과하였는지의 여부)으로 쌍방향성 앰프(1c)의 발진을 검지한다. 표시 기능은, 쌍방향성 앰프(1c)의 소비 전류량에 대응한 밝기로 발광 다이오드를 점등시킨다. 이에 의해, 발진의 정도를, 설치 또는 보수를 행하는 작업원을 시인할 수 있다.
전력선의 분기점에서는, 선로 특성과 비교하여 쌍방향성 앰프(1c)의 이득이 너무 높은 경우, 쌍방향성 앰프(1c)가 발진하는 경우가 있다. 따라서, 전력선의 분기점에 통신 신호의 전력 레벨을 측정하는 측정기를 설치하는 경우가 있지만, 분기점에 측정기를 설치하는 것은, 관리 비용을 증대시키는 것으로 된다.
따라서, 본 발명의 중계 증폭기에는, 쌍방향성 앰프(1c)의 발진 상태를 검출하고, 쌍방향성 앰프(1c)가 발진한 경우에, 발광 다이오드를 점등시켜 작업원에게 인지시키는 기능을 부여하고, 그 발진이 정지하도록, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득이 저하하도록 조정시켜도 된다.
본 발명에서는, 작업원이 발광 다이오드의 밝기를 확인하면서, 발광 다이오 드가 소등하도록 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 조정하여, 쌍방향성 앰프(1c)의 발진을 정지시킬 수 있으므로, 누구나 용이하게 쌍방향성 앰프(1c)의 조정을 행할 수 있고, 증폭기 등의 지식을 갖지 않은 작업원도 용이하게 중계 증폭기의 설치를 행할 수 있도록 되고, 중계 증폭기의 설치 코스트를 삭감하는 것이 가능하다.
덧붙여, 중계 증폭기(1, 10, 20)에, 쌍방향성 앰프(1c)의 발진 상태를 검출하는 발진 상태 검출 기능과, 이 검출 결과에 기초하여 발진한 것이 검출된 경우, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 자동적으로 조정하여, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을, 발진이 안정되는 레벨까지 저하시키는(이미 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 발진하지 않도록 증폭도를 1 이하로 함) 이득 조정 기능을 갖게 해도 된다.
전력선 통신 시스템에서는, 선로의 임피던스가, 부하(가정 전화 제품의 접속 수 등)의 상태에 의해 시시각각 변화하기 때문에, 분기점에서의 감쇠율도 분기처의 부하 변동에 의해 시간과 함께 변화한다. 분기점에서 감쇠량이 변화하는 경우, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 변동 마진을 포함한 레벨로 고정하면(증폭도를 조정하지 않으면), 감쇠량에 따른 최적의 이득은 되지 않거나, 설정 후에 부하가 변화하기도 하거나 하여, 쌍방향성 앰프(1c)가 발진을 일으키는 경우가 있다.
따라서, 본 발명의 중계 증폭기에는, 쌍방향성 앰프(1c)의 발진 상태를 검출하는 발진 상태 검출 기능과, 발진이 안정되도록 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 자동적으로 저하시키는 이득 조정 기능을 부여하여도 된다. 이것에 따르면, 중계 증폭기를 설치할 때에, 쌍방향성 앰프(1c)의 미세한 이득 조정을 행할 필요가 없어, 설치 작업을 간이화할 수 있다. 또한, 선로의 임피던스의 변동에 대응하여 자동적으 로 이득을 조정하므로, 안정된 통신 품질을 얻기 위한 보수가 번거롭지 않아, 운용 코스트를 염가로 억제할 수 있다.
다음으로, 상기 이득 조정 기능의 동작예에 대하여 설명한다.
발진 상태 검출 기능은, 쌍방향성 앰프(1c)의 소비 전류량을 샘플링하여, 미리 설정한 소정의 수치 이상으로 된 것을 검출하면, 이득 조정 기능에 검출 신호를 출력한다. 이득 조정 기능은, 검출 신호가 입력됨으로써, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 저하시켜 최소값으로 조정한다. 다음으로, 이득 조정 기능은, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 최소값으로부터 소정의 수치 폭마다 단계적으로 상승시켜, 쌍방향성 앰프(1c)의 발진을 검출한다. 당초, 쌍방향성 앰프(1c)는 발진하지 않지만, 발진이 검출되면, 이득 조정 기능은, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득을 1 단계 전, 즉 발진하지 않은 최대의 이득을, 최적의 이득으로서 새롭게 설정한다.
또한, 이득 조정 기능은, 정기적(임의의 일정 주기)으로 쌍방향성 앰프(1c)의 이득의 조정을 행한다. 즉, 이득 조정 기능은, 쌍방향성 앰프(1c)의 이득의 재조정 처리를 일정 주기로 행하므로, 일단 저하시킨 상기 이득이, 낮은 수치대로 유지되지 않고, 항상 선로 임피던스에 가장 대응한 크기로 조정된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 첨부의 청구항의 범위에 의해서만 한정된다.
본 발명은, 전력선 통신에서의 전력선의 분기점에 설치되고, 통신 신호의 증폭을 행하는 중계 증폭기로서, 상기 분기점의 양측의 상기 전력선에 각각 설치되고, 상기 전력선에 대하여 통신 신호의 수수를 행하는 복수의 신호 결합기와; 상기 복수의 신호 결합기로부터 입력되는 통신 신호의 증폭을 행하는 증폭기를 구비하는 중계 증폭기에 관한 것이다.
본 발명은, 전술한 구조의 중계 증폭기를 구비하는 전력선 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 전력선의 분기점에 중계 증폭기를 설치하고, 통신 신호의 증폭을 행하는 전력선 통신 방법으로서, 상기 전력선에 대한 통신 신호의 수수를, 상기 분기점의 양측의 전력선에 각각 접속된 상기 신호 결합기를 통하여 행하는 공정과, 상기 신호 결합기로부터 출력되는 통신 신호를 증폭기를 이용하여 증폭하는 공정을 구비하는 전력선 통신 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 유도형의 신호 결합기로서, 원통 형상의 페라이트 코어와, 상기 페라이트 코어의 외주면에 감긴 도선을 구비하는 신호 결합기에 관한 것이다.
본 발명의 중계 증폭기에 따르면, 분기점마다 선로 특성에 대응하여 증폭율을 설정함으로써, 통신 신호의 진폭을 소정의 전압 레벨까지 회복시켜, 루프 백에 기인하는 발진이나 신호에의 간섭의 영향을 저감시키므로, 각 클라이언트까지의 통신 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 중계 증폭기에 따르면, 분기점마다 적절한 증폭율을 설정하여 증폭기를 설치하고 있으므로, 증폭기만으로 발진을 방지할 수 있다. 또한, 간 이한 회로에 의해 중계 증폭기를 구성할 수 있어, 장치의 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있다.

Claims (12)

  1. 전력선 통신에서의 전력선의 분기점에 설치되고, 통신 신호의 증폭을 행하는 중계 증폭기로서,
    상기 분기점의 양측의 상기 전력선에 각각 설치되고, 상기 전력선에 대하여 통신 신호의 수수(授受)를 행하는 복수의 신호 결합기와,
    상기 복수의 신호 결합기로부터 입력되는 통신 신호의 증폭을 행하는 증폭기
    를 포함하는 중계 증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기는, 상기 분기점 및 상기 전력선의 임피던스에 의해 감쇠되는 전압 파형의 주파수 대역을 선택적으로 증폭하는 중계 증폭기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 신호 결합기는, 상기 전력선 중 전압 파형의 위상각이 상이한 전력선에 각각 접속되어 있는 중계 증폭기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 신호 결합기는, 원통 형상의 페라이트 코어와, 상기 페라이트 코어의 외주면에 감긴 도선을 포함하는 유도형의 결합기인 중계 증폭기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 신호 결합기는, 상기 전력선에 직접 접속되는 용량형으로서, 상기 전력선으로부터 전력의 공급을 받아 상기 증폭기의 구동 전압을 생성하는 전원부를 포함하는 중계 증폭기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 신호 결합기 중 적어도 하나는, 유도형 또는 용량형인 중계 증폭기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기 또는 상기 신호 결합기의 입출력 단자에, 유도뢰의 서지 노이즈의 입력을 저지하는 서지 노이즈 보호 회로가 설치되어 있는 중계 증폭기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기의 발진을 검출하는 발진 상태 검출 수단과, 상기 증폭기의 발진 상태를 통지하는 표시 수단과, 상기 증폭기의 이득을 조정하는 조정 수단을 포함하는 중계 증폭기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기의 발진을 검출하는 발진 상태 검출 수단과, 상기 증폭기의 이득을 조정하여 발진을 정지시키는 이득 조정 수단을 포함하는 중계 증폭기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 중계 증폭기를 포함하는 전력선 통신 시스템.
  11. 전력선의 분기점에 중계 증폭기를 설치하고, 통신 신호의 증폭을 행하는 전력선 통신 방법으로서,
    상기 전력선에 대한 통신 신호의 수수를, 상기 분기점의 양측의 전력선에 각각 접속된 상기 신호 결합기를 통하여 행하는 공정과,
    상기 신호 결합기로부터 출력되는 통신 신호를 증폭기를 이용하여 증폭하는 공정
    을 포함하는 전력선 통신 방법.
  12. 유도형의 신호 결합기로서, 원통 형상의 페라이트 코어와, 상기 페라이트 코어의 외주면에 감긴 도선을 포함하는 유도형의 신호 결합기.
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